从乡土走来,向科研深耕,扎根玉米育种领域十余载,在青春赛道上奋力奔跑,用坚守与热爱守护大国粮仓,书写着新时代青年农科人的奋进篇章。她,就是华中农业大学2025年学术希望之星、植物科学技术学院2021级博士研究生刘塬方。

学术希望之星评选现场(受访者 供图)
萌芽:强农初心托举“粮安”梦
刘塬方的家乡河南,是我国小麦、玉米的主要产地,被誉为“中原粮仓”。从小,通往学校的路旁是一望无际的玉米地,乡亲们聚在一起时经常讨论哪种种子收成更好,这些不仅让她近距离观察到玉米完整的发育过程,也开始好奇优质种子从何而来。高考填报志愿时,刘塬方选择了植物科学与技术专业。进入大学,刘塬方开始憧憬攻读博士学位,大二时加入玉米研究团队。
“我们要立足国家需要的实际问题做研究,不能把科研做成空中楼阁。”从本科到博士,刘塬方不断深化对“把论文写在祖国大地上”的认识和理解,这其中就少不了导师严建兵教授的谆谆教导。比如,严老师经常向学生展示中美玉米单产差距,并指出“这一差距仍在拉大”,这让刘塬方认识到“守住粮食安全,必须掌握核心品种的自主知识产权”。“中国人要把饭碗端在自己手里,而且要装自己的粮食。”刘塬方说,从基因定位到品种改良,每一步都离不开自主核心技术。

做实验(受访者 供图)
人工收获玉米工序繁琐、效率低下,农户路边晾晒玉米易霉变、受污染,这些刻在记忆里的生活场景,引导刘塬方决心开启玉米籽粒脱水速率研究,解决玉米籽粒含水量高、难以机械化粒收难题,并于2021年正式成为了严建兵教授的博士生。
抽穗:科研成果扎根田野
彼时,课题组已经在玉米籽粒快速脱水研究中取得一定进展,在非编码区发现了一段能表达31个氨基酸的小肽基因RPG,该基因此前被注释为非编码序列。面对这一非常规结果,他们需要证明RPG基因编码31个氨基酸的microRPG1小肽,并解析microRPG1小肽的工作机制,刘塬方加入了研究。
寻找证据并不容易。就在实验进展缓慢的时候,刘塬方读到《细胞—癌症》杂志上的一篇论文,提到一个50个氨基酸组成的小肽,这篇文章的研究思路给她带来了新的启发。团队很快找到了下游目标基因并试图解析其工作机制。刘塬方在工作中发现,小肽microRPG1仅在玉蜀黍属和摩擦禾属中存在同源序列,在禾本科的其他成员中没有,“microRPG1和任何已知的小肽都不同源,在其他物种中也未被鉴定到,是玉蜀黍属特有的,其起源是一个值得探究的问题。”严建兵教授认为这个发现,“为新基因的起源提供了一个新的范例,也为从头创造新基因提供了方向。”

观察拟南芥(植物)幼苗生长情况( 湖北日报全媒记者 朱熙勇 摄)
在探究这样一个从头起源的microRPG1小肽的功能时,刘塬方在模式植物拟南芥中外源施加了这个小肽,发现microRPG1可以发挥相似的功能,表明其在不同物种间可能具有保守的作用。这个发现,为microRPG1的跨物种应用奠定了重要的基础。
在导师的指导和鼓励下,刘塬方与团队一同攻克实验难关,首次揭示玉米籽粒脱水机制,阐明其通过乙烯信号通路发挥作用,为宜机收玉米品种培育提供了关键理论支撑,研究成果于2024年11月12日在线发表于国际学术期刊《细胞》(Cell),也是我国玉米领域首篇Cell。“科研不应循规蹈矩,也不必过早自我设限。”回顾这段探索历程,刘塬方认为,科研的本质是拓展知识边界,打破固有认知,实现从0到1的原创突破。

在田间(受访者 供图)
为了让研究成果能够真正应用到生产实际,团队边研究、边开发、边应用,不仅围绕核心成果申请了7项专利,还与14家企业合作。合作期间,刘塬方和团队需要密切跟进产业应用过程,观察ZmRPG基因在实际应用的时候是否会影响除脱水之外的其他表型,“我们要保证籽粒品质、产量不会下降,这是它能够真正应用到产业上的关键。”

激烈研讨中(学通社记者 刘畅摄)
刘塬方和团队不仅指导企业规范表型鉴定、统一数据标准,还围绕小肽及其下游调控通路开展联合攻关,针对不同品种、不同产区基因编辑方案做出优化措施,使成果效应更稳定、应用范围更广。“科研与产业的视角不尽相同,这要求科研人员必须主动了解产业需求,让技术真正适用于生产。”她说,这段经历也让她更加明确科研从一开始就应面向生产实际,提前布局成果转化,缩短从实验室到大田的距离,让优良品种更快走进田间。
收获:生生不息砥砺前行
依托这些研究,刘塬方带领团队斩获中国国际大学生创新大赛“青年红色筑梦之旅”赛道的国赛金奖。备赛期间,团队成员跨专业、跨年级协作,大家分工协作、各展所长,对接老师、企业与农户,系统梳理研究成果、专利、合作案例等材料,“大家心往一处想、劲往一处使,不仅让科研成果走出实验室,更让更多人看到农业科技的价值与希望。”刘塬方表示,更加真切地感受到农业领域青年一代的责任与力量。

中国国际大学生创新大赛(2025)总决赛现场赛,参赛团队师生合影(校团委 供图)
给予刘塬方希望和力量的,还有来自家人的陪伴和女儿的降临。刘塬方和课题组余延辉因为科研结缘成为夫妻,他们一起做实验,一起攻克研究难题,并于成果投稿关键期迎来了新生命,这让她不禁感慨:“十月怀胎孕育生命,十年科研耕耘理想。”

给玉米授粉(受访者 供图)
“农业科研的道路,既有泥泞的田间,也有灯火通明的实验室;有反复试错的艰难,也有成果落地的喜悦。” 刘塬方明白,农业育种仍面临关键基因挖掘不足、技术精准度有待提升、产学研融合不够深入等挑战,她将继续围绕小肽功能进行研究,继续深耕玉米育种前沿,推动实验室成果走向田野,让科研真正服务生产一线。
“也将接力育人,将科研初心与担当传递给更多青年学子。”她说,希望更多有志于农业科研的青年学者深入田间一线、扎根农业实践,在长期探索中回应时代需求,以科技创新守护国家粮食安全,推动农业高质量发展。
(本文作者系学通社记者 魏思雨 方庆琳 审核人 姜海)